(57)【要約】【課題】  太陽電池としての変換効率を低下させずに、光量が偏ることなく照明を行うことができる照明装置を提供する。【課題手段】  太陽電池２の受光面側に設けられた所定パターンの電極２ｂの表面を蛍光体２ｇで覆い、その受光面および蛍光体２ｇの上方に配置された導光板１によって導かれた青色または青紫外の光を吸収させることにより、蛍光体２ｇを赤色と黄色、または赤色と緑色に発光させる。蛍光体２ｇからの発光と、蛍光体２ｇに吸収されなかった元の青色または青紫外の光とが合わさって、太陽電池２の表面全体が白色に光っているように見える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池が組み込まれた照明装置において、該太陽電池の一部上に設けられた電極パターン表面が蛍光体で覆われ、該太陽電池の受光面および蛍光体上に配置された導光板によって導かれた光により該蛍光体を発光させて照明を行うように構成した照明装置。
【請求項２】
太陽電池が組み込まれた照明装置において、該太陽電池の一部上に設けられた電極パターンと同じパターンで蛍光体が該電極パターン側の表面に設けられた導光板が、該蛍光体と電極との各パターンが重なるように受光面上に配置され、該導光板によって導かれた光により該蛍光体を発光させて照明を行うように構成した照明装置。
【請求項３】
前記電極パターンは、前記太陽電池の表面全体に一定の割合で張り巡らされている請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記蛍光体は、青色または該青色よりも短い波長を有する光を吸収して、黄色、緑色および赤色の少なくとも１色を発光する請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項５】
前記蛍光体は、赤色と黄色、または赤色と緑色の２色を発光する請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】
前記青色または該青色よりも短い波長を有する光を発光する発光素子が前記導光板の側端面に設けられている請求項４に記載の照明装置。
【請求項７】
前記発光素子は、前記導光板への光入射方向が直交するように、前記導光板の二つの側端面に設けられている請求項６に記載の照明装置。
【請求項８】
前記発光素子は、前記導光板の側端面に沿って上下二列以上設けられている請求項６または７に記載の照明装置。
【請求項９】
前記発光素子の一列は、前記導光板に直接入射される光と、前記太陽電池の受光面に直接照射される光とを出射可能なように配置されている請求項８に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記導光板の光入射面と対向する端面が反射面とされている請求項６または７に記載の照明装置。
【請求項１１】
前記導光板において、前記太陽電池側と反対側の太陽光が入射される面には、前記青色または該青色よりも短い波長を有する光の大部分を反射させる反射膜が設けられている請求項４または９に記載の照明装置。
【請求項１２】
前記導光板には、前記太陽電池側の面に、該太陽電池の電極パターンと重なる部分を除いて、前記青色または該青色よりも短い波長を有する光の大部分を反射させる反射膜が設けられている請求項４または９に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池が組み込まれた照明装置に関し、例えば建物の壁面や窓または通路などに設置された太陽電池とそれに組み込まれた発光素子とを用いて、太陽電池の表面全体を光らせて照明する照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、この種の太陽電池２は、薄くスライスされたシリコン（Ｓｉ）結晶からなる太陽電池基板２ｃの表面に、銀（Ａｇ）に半田ペーストを塗布（コーティング）して形成される電極２ｂ（以下、Ａｇ電極２ｂという）が受光面全体に張り巡らされている。また、図４（ｂ）に示すように、その裏面には、Ａｇ電極２ｅとＡｌ電極２ｆとが交互に設けられ、表面側および裏面側に表面シート２ａおよび裏面シート２ｄが設けられている。
【０００３】
このように構成された太陽電池２は、光発電に寄与しない電極の面積部分が受光面に対して数％存在するため、太陽電池全体としての変換効率が低下してしまうという問題がある。また、この電極の面積を減らすために、電極のパターンを細くすると、太陽電池２としての内部インピーダンスが高くなり、これも変換効率を低下させることになる。
【０００４】
この太陽電池のパネルを照明装置としても利用する従来技術として、例えば特許文献１には、太陽電池の受光面の上面側に拡散パネルを配置して、その側端面から発光ダイオードの光を入射させて拡散パネルを発光させることにより、装置の天上面全体を発光面とすることができる照明装置が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、太陽電池の正面側に拡散透過層を設けて、正面側から入射された光を拡散させて一部を正面側に反射させると共に、他の一部を太陽電池へと導くようにした太陽電池装置が開示されている。この拡散透過層には、蛍光体が含有されており、正面側から入射された光の所定の波長領域を吸収して蛍光する。この蛍光は、拡散等価層内で拡散されて一部が正面側に放出され、他の一部が太陽電池側へ導かれる。これにより、太陽電池の姿を隠しつつ、明るい外観を得ることができると共に、充分な光エネルギーを太陽電池に供給することもできる。
【０００６】
特許文献３には、入射光の利用効率を高めるため、ガラス基板上に透明電極を形成し、その上にアモルファスシリコン層および裏面電極を順次形成した太陽電池が開示されている。この透明電極は、その外周部に透明薄膜が設けられており、外周部に入射された光が透明薄膜内で多重反射を繰り返してアモルファスシリコン層に入射されるため、実行的な面積が大きくなって見掛け上の変換効率を向上させることができる。
【０００７】
特許文献４には、太陽電池基板の受光面に、紫外線よりも長波長域の光線を透過すると共に紫外線波長域を遮断する光触媒膜を形成した太陽電池装置が開示されている。この光触媒膜によって有機物質を酸化・分解して受光面に有機物質が付着することを防ぐことができるので、受光量の低下を抑制することができる。また、光触媒膜が紫外線よりも長波長域の光線を透過させるので、太陽電池基板の感度が高く、発電効率に優れている。さらに、光触媒膜が紫外線波長域を遮断するので、太陽電池基板を保護することができる。
【特許文献１】特開平１０−２４０１７５号公報
【特許文献２】国際公開番号ＷＯ ９５／１７０１５号
【特許文献３】特開平１１−２２０１４８号公報
【特許文献４】特開平９−３２１３２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１、２のように、太陽電池の受光面側に拡散パネルや拡散透過層を設けた場合、太陽光が拡散されることになり、太陽電池の変換効率を著しく低下させるという問題がある。また、特許文献１のように、導光板の片側だけから光を入射させるだけでは、光量的に十分ではなく、表面での発光強度分布が偏ってしまうという問題がある。
【０００９】
なお、上記特許文献１、２および４は、電極部分を照明に利用することについては記載されていない。また、特許文献３は、アモルファスシリコン層の上が透明電極であり、光電変換効率を向上させるために透明電極の周囲に透明薄膜を設けているため、変換部以外の面積が必要となる。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、太陽電池としての光電変換効率を低下させずに、光量が偏ることなく照明を効率よく行うことができる照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の照明装置は、太陽電池が組み込まれた照明装置において、該太陽電池の一部上に設けられた電極パターン表面が蛍光体で覆われ、該太陽電池の受光面および蛍光体上に配置された導光板によって導かれた光により該蛍光体を発光させて照明を行うように構成し、そのことにより上記目的が達成される。
【００１２】
本発明の照明装置は、太陽電池が組み込まれた照明装置において、該太陽電池の一部上に設けられた電極パターンと同じパターンで蛍光体が該電極パターン側の表面に設けられた導光板が、該蛍光体と電極との各パターンが重なるように受光面上に配置され、該導光板によって導かれた光により該蛍光体を発光させて照明を行うように構成し、そのことにより上記目的が達成される。
【００１３】
また、好ましくは、本発明の照明装置における電極パターンは、前記太陽電池の表面全体に一定の割合で張り巡らされている。
【００１４】
さらに、好ましくは、本発明の照明装置における蛍光体は、青色または該青色よりも短い波長を有する光を吸収して、黄色、緑色および赤色の少なくとも１色を発光する。
【００１５】
さらに、好ましくは、本発明の照明装置における蛍光体は、赤色と黄色、または赤色と緑色の２色を発光する。
【００１６】
さらに、好ましくは、本発明の照明装置において、青色または該青色よりも短い波長を有する光を発光する発光素子が前記導光板の側端面に設けられている。
【００１７】
さらに、好ましくは、本発明の照明装置における発光素子は、前記導光板への光入射方向が直交するように、前記導光板の二つの側端面に設けられている。
【００１８】
さらに、好ましくは、本発明の照明装置における発光素子は、前記導光板の側端面に沿って上下二列以上設けられている。
【００１９】
さらに、好ましくは、本発明の照明装置における発光素子の一列は、前記導光板に直接入射される光と、前記太陽電池の受光面に直接照射される光とを出射可能なように配置されている。
【００２０】
さらに、好ましくは、本発明の照明装置における導光板の光入射面と対向する端面が反射面とされている。
【００２１】
さらに、好ましくは、本発明の照明装置における導光板において、前記太陽電池側と反対側の太陽光が入射される面には、前記青色または該青色よりも短い波長を有する光の大部分を反射させる反射膜が設けられている。
【００２２】
さらに、好ましくは、本発明の照明装置における導光板には、前記太陽電池側の面に、該太陽電池の電極パターンと重なる部分を除いて、前記青色または該青色よりも短い波長を有する光の大部分を反射させる反射膜が設けられている。
【００２３】
上記構成により、以下に、本発明の作用について説明する。
【００２４】
本発明にあっては、太陽電池の変換効率を低下させずに太陽電池を照明装置として機能させるために、本来、光発電に寄与していない太陽電池の電極部分をも利用する。
【００２５】
例えば、太陽電池の受光面の一部上に設けられた電極パターン表面を、青色またはそれよりも短い波長を有する光（以下、青紫外の光という）を吸収して、例えば黄色、緑色および赤色の少なくとも１色を発光する蛍光体で覆うことによって、電極部分を発光させることができる。また、導光板側に電極パターンと同じパターンで蛍光体を設けて電極と蛍光体との各パターンが重なるように配置してもよい。
【００２６】
これにより、その蛍光体から発光される光と、蛍光体に吸収されなかった元の青色または青紫外の光とが合わさって、太陽電池全体が白色に光っているように見える。
【００２７】
また、太陽電池の電極は、一定の割合で太陽電池の表面全体に張り巡らされているため、光量が偏ることなく、全体を一定の光量で光らせることができる。
【００２８】
さらに、導光板への光入射方向が直交するように、青色または青紫外の光を発光する発光ダイオードなどの発光素子を導光板の二つの側端面に設けることにより、入射光の影になる部分をなくすることができる。
【００２９】
さらに、導光板の光入射面と対向する反対側の端面を反射面とし、太陽電池側の表面や反対側の裏面に青色または青紫外の光の大部分を反射させる反射膜を設けることによって、入射光の大部分を外部に出さずに、導光板内部で多重反射を繰り返させて、入射光が太陽電池全体に行き渡るようにすることができる。
【００３０】
さらに、発光素子を、導光板の側端面に上下二列以上に設けることによって、光量を増加させることができる。また、その一列からの光が、導光板に直接入射される光と、太陽電池の受光面に直接照射される光とに分かれるような位置に発光素子を配置することによって、光の散乱性を高めることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、夜間など、光がない状況では本来の光発電を行うことができない太陽電池に、照明装置という発電装置とは別の機能を持たせて利用することができる。
【００３２】
特に、本発明では、光発電に寄与していない電極部分を使用するため、本来の太陽電池としての光電変換効率を低下させることなく、照明装置として利用することができる。また、太陽電池全面に電極が張り巡らされているので、太陽電池の面全体を光らせることが可能となる。
【００３３】
さらに、導光板に反射膜や蛍光体の形成を行うことによって、太陽電池自体を加工する必要がなく、従来製品に対しても電極パターンに合わせた導光板と発光素子とを取り付けるだけで、本発明の照明装置を容易に作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下に、本発明の照明装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００３５】
図１（ａ）は、本発明の照明装置の実施形態における要部構成を示す平面図、（ｂ）はその断面図である。
【００３６】
図１（ａ）および図１（ｂ）において、照明装置１０は、導光板１と、この導光板１の下に受光面を上にして配設された太陽電池２と、この導光板１の二つの隣接端面から光を照射する発光素子としての複数の発光ダイオード３とを有している。
【００３７】
導光板１は、太陽電池２の受光面側に配置され、透明ガラスや透明樹脂などからなり、面発光可能な導光機能の他に表面保護機能を兼ねている。この導光板１の上面側には、赤色や赤外の光を通し、青色や青紫外の光の大部分を反射する反射膜１ａがコーティングにより設けられている。また、導光板１の光入射面（後述する二つの各隣接側端面）と対向する側端面には、反射膜１ｂがコーティングにより設けられているか、またはミラー（ミラー機能膜）が設けられて反射面とされている。
【００３８】
太陽電池２は、薄くスライスされたシリコン（Ｓｉ）結晶からなる太陽電池基板であるシリコン（Ｓｉ）基板２ｃの表面側に、Ａｇに半田ペーストを塗布して形成されたＡｇ電極２ｂが受光面全体に一定の割合で張り巡らされている。そのＡｇ電極２ｂの表面を覆うように、青色または青紫外の光を吸収し、黄色、緑色および赤色の少なくとも１色を発光する蛍光体２ｇが、例えば塗布により設けられている。一方、Ｓｉ基板２ｃの裏面側には、Ａｇ電極２ｅとＡｌ電極２ｆとが交互に設けられており、更にその上を覆うように裏面シート２ｄが設けられている。
【００３９】
複数の発光ダイオード３は、青色または青紫外の光を発光し、導光板１の各側端面への光入射方向が互いに直交するように、導光板１の二つの各隣接側端面に沿って設けられている。この発光ダイオード３は、光量増加のために、導光板の各側端面に上下二列に設けられている。この下側の発光ダイオード３からの光は、散乱性を増加させるために、導光板１の端面に直接入射する光と、太陽電池２の受光面に直接照射する光とに分かれている。
【００４０】
上記構成により、発光ダイオード３から発光される光は、その一部は導光板１の外部に出射されるが、その大部分は反射膜１ａや反射膜１ｂによって導光板１の内部で反射が繰り返され、導光板１の表面前面に広げられた後で、太陽電池２およびそのＡｇ電極２ｂ側に照射される。Ａｇ電極２ｂに照射された光は、その表面に設けられた蛍光体２ｇに吸収され、蛍光体２ｇの種類に応じて緑色、黄色または赤色の光が蛍光体２ｇから放射される。この放出光と元の青色または青紫外の光とが合わさって、白色光として導光板１の前面（広面）から出射されることにより、導光板１の下面全体が白色に光っているように見える。
【００４１】
また、複数の発光ダイオード３からの光入射方向を互いに直交する２方向とすることによって、Ｓｉ基板２ｃの表面に直交するように形成されている複数のＡｇ電極２ｂに対して、蛍光体２ｇへの照射により影の部分ができないようにして、蛍光体２ｇへの照射効率を更に高めることができる。
【００４２】
以上により、本発明によれば、太陽電池２の受光面側に設けられた所定パターンの電極２ｂの表面を蛍光体２ｇで覆い、その受光面および蛍光体２ｇの上方に配置された導光板１によって導かれた青色または青紫外の光を吸収させることにより、例えば蛍光体２ｇを赤色と黄色、または赤色と緑色に発光させる。蛍光体２ｇからの発光と、蛍光体２ｇに吸収されなかった元の青色または青紫外の光とが合わさって、太陽電池２の表面全体が白色に光っているように見える。これによって、照明装置１０として、本来、太陽電池２の光発電に寄与していない電極パターン部分に蛍光体２ｇを設けて発光させており、特許文献１や特許文献２の従来技術のように拡散板や拡散層を設けないため、太陽電池２としての光電変換効率を低下させずに、また、電極２ｂは全面に張り巡らされているため、光量が偏らずに、建物の壁面や窓または通路などに設置された太陽電池２とそれに組み込まれた発光ダイオード３を用いて太陽電池３の表面全体を光らせて照明を行うことができる。
【００４３】
なお、上記実施形態では、太陽電池２側と反対側の太陽光が入射される導光板１の上面（前方広面）には、赤色や赤外の光を通し、青色または青色よりも短い波長を有する青紫外光の大部分を反射させる反射膜１ａを設けたが、これに限らず、図２の照明装置１０Ａに示すように、導光板１Ａの太陽電池２側の下面（後方広面）にも反射膜１ａと同様の反射膜１ｃを設けることによって、太陽電池２に吸収される青色や青紫外の光を減少させることができる。この場合、太陽電池２の電極２ｂの電極パターンと重なるパターン部分を除いて反射膜１ｃを形成することによって、光は反射膜１ｃが形成されていない電極パターン部分のみから導光板１Ａ下の外へ放出され、その近傍に設けられたＡｇ電極２ｂの表面の蛍光体２ｇに、青色光または青紫外光を効率良く光照射させることができる。また、このように、導光板１Ａの下面に反射膜１ｃを設けることにより、導光板１Ａ内部で多重反射を繰り返させて入射光を表面全体に行き渡らせる効果もある。
【００４４】
このように、導光板１Ａの太陽電池２側の面（図２では下面）に反射膜１ｃを設ける構成は、導光板１Ａの表面にＡｇ電極２ｂの電極パターンと同じパターンで蛍光体２ｇを形成した場合に、さらに効果的である。この場合、蛍光体２ｇを導光板側に設けた構成である。このように、導光板側を加工することにより、太陽電池２を加工する必要がない。
【００４５】
また、Ａｇ電極２ｂの配置（電極パターン）は、図１に示したような配置に限らず、受光面全面に一定の割合で配置されていればよく、例えば図３の照明装置１０Ｂに示すような太陽電池２ＢのＡｇ電極２ｂの配置（電極パターン）であってもよい。
【００４６】
さらに、上記実施形態では、蛍光体２ｇは、例えば赤色と黄色、または赤色と緑色を発光させることによって、蛍光体２ｇに吸収されていない元の青色や青紫外光と合わさって白色光として導光板から出射されるが、２色以上の蛍光体は、隣接する電極２ｂ毎に交互に配置されているかまたは、一つの電極２ｂ上に、異なる２色以上を発光する蛍光体２ｇが設けられていてもよい。
【００４７】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、太陽電池を組み込んだ照明装置の分野において、夜間などの光のない状況において、本来の光発電を行うことができない太陽電池パネルに、照明装置という別の機能を持たせて、建物の壁面や窓または通路などに設置することによって、照明装置として利用することができる。
【００４９】
特に、本発明では、光発電に寄与していない電極パターン部分を使用して、本来の太陽電池としての光電変換効率を低下させることなく照明装置として利用することができ、かつ、太陽電池全面に電極パターンが張り巡らされているので太陽電池の面全体を光らせることが可能となる。さらに、導光板に反射膜や蛍光体を配設することによって、太陽電池自体を加工する必要がなく、従来製品に対しても、電極パターンに合わせた導光板とＬＥＤとを取り付けることにより、本発明の照明装置を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】（ａ）は、本発明の照明装置の実施形態における要部構成を示す平面図、（ｂ）はその断面図である。
【図２】本発明の照明装置の他の実施形態における要部構成を示す断面図である。
【図３】本発明の照明装置の実施形態における電極パターンの他の配置例を示す平面図、（ｂ）はその断面図である。
【図４】（ａ）は従来の照明装置の概略構成を説明するための平面図、（ｂ）はその断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１，１Ａ  導光板
１ａ，１ｂ，１ｃ  反射膜
２，２Ｂ  太陽電池
２ｂ、２ｆ  Ａｇ電極（半田メッキ）
２ｃ  Ｓｉ基板
２ｄ  裏面シート
２ｅ  Ａｌ電極
２ｇ  蛍光体
３  発光ダイオード（ＬＥＤ）
１０，１０Ａ，１０Ｂ  照明装置
【図１】
2005129364.tif 000003
【図２】
2005129364.tif 000004
【図３】
2005129364.tif 000005
【図４】
2005129364.tif 000006